KR102061596B1 - 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록 및 이의 제조방법 - Google Patents

콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트에 불포화 폴리에스테르 수지를 첨가하여 제조된 사인블록 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 사인블록은 첨가된 불포화 폴리에스테르 수지가 경화과정에서 사인블록 외면에는 불포화 폴리에스테르 경화층을 형성하고 내부에는 골재 접합부를 형성함으로써 강도, 내구성, 시인성 및 내후성이 우수하다.

Description

콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록 및 이의 제조방법{Concrete-unsaturated polyester resin compound sign-block and producing method thereof}
본 발명은 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 콘크리트에 불포화 폴리에스테르 수지를 첨가하여 기존의 콘크리트 사인블록보다 견고하면서도 높은 시인성을 나타내는 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 유동인구가 많은 지역의 경우, 출·퇴근 시간뿐만 아니라 평상시에도 보행자와 버스 승차 대기자들로 인하여 버스정류소와 지하철역사 주변 일대가 매우 혼잡하다.
지하철 환승역의 경우에는 환승객들이 이동하는 구간이 길고, 이동통로가 다수의 역사와 연결되면서 복잡한 경우가 많으며, 이동통로 역시 지하통로이기 때문에 방향 감각을 상실하기 쉬워 초행길인 사람들이나 나이가 많은 노인의 경우에는 천장이나 벽면에 설치된 안내판만을 보고 원하는 역사로 이동하기에는 무리가 있다. 특히 환승객들의 이동이 많은 경우에는 벽면에 설치된 안내판들이 다수의 환승객들에 의해 가려져 안 보이는 경우가 많아 잘못된 길로 이동하는 경우가 많다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 버스정류장의 바닥면에 승차위치나 대기줄을 표시하고 지하철역사의 이동통로와 바닥면에 출구와 환승 이동경로를 용이하게 유도하는 사인블록(Sign-block, 싸인블록)이 특정 문양, 색상 및 라인 패턴으로 설치되어 보행자와 버스 승차 대기자로 인한 혼잡을 방지하고 지하철 출구 및 환승 이동경로를 쉽게 찾을 수 있게 되었다.
그러나 이 때 사용되는 콘크리트 사인블록의 경우 많은 유동인구로 인하여 쉽게 파손되고, 특히 실외에 설치된 콘크리트 사인블록의 경우 자외선, 먼지 등으로 인하여 사인블록의 색상이 변질되거나 감퇴되어 시인성이 급격하게 감소하므로 사인블록의 효과를 나타내지 못하는 경우가 많다.
특허공개 제10-2000-0015736호는 폐콘크리트를 이용하여 경계블록을 제조할 때 블록을 성형하여 양생한 후 양생된 성형물을 불포화수지인 에폭시, 불포화수지, 우레탄 및 아크릴 수지 중 선택된 수지에 표면함침하여 표면을 처리함으로써 경계블록을 제조하는 기술을 개시하고 있다. 이 방법은 성형하여 양생한 블록성형물의 표면을 수지에 함침하여 처리하고 있어 공정이 복잡한 단점이 있다.
특허공개 제10-2002-0085394호는 콘크리트 블록성형제품을 양생 및 건조시키고, 양생 및 건조된 콘크리트 블록 성형제품의 표면에 수용성 폴리머 수지를 도포하며, 수용성 폴리머 수지가 도포된 블록 표면에 시멘트, 골재, 색소 및 수용성 폴리머 수지를 혼합한 몰탈을 도포하여 칼라믹스 혼합몰탈층을 형성하고, 칼라믹스 혼합몰탈층에 자외선 경화도료를 도포하여 표면강화 칼라콘크리트 블록을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법도 성형하여 양생한 블록성형물의 표면에 수지 등을 포함하는 몰탈을 도포하고 다시 자외선 경화도료를 도포하고 있어 공정이 복잡하다.
특허등록 제10-0933910호는 불포화 폴리에스테르, 고로슬래그, 모래, 안료, 경화제, 경화촉진제, 소포제 및 폴리카본산을 배합한 상판 배합물을 형틀에 투입하여 경화시키고, 경화시킨 상판용 배합물 위에 불포화 폴리에스테르, 고로슬래그, 모래, 경화제, 경화촉진제, 소포제 및 폴리카본산을 배합한 하판 배합물을 투입하고 즉시 프레스로 압축한 후 경화시켜 탈형하여 점자블록을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법은 상판배합물과 하판배합물을 각각 투입한 후 프레스로 압축한 후 경화시키고 있어 프레스기의 사용이 필요한 단점이 있다.
특허공개 제10-2001-0002736호는 불포화 폴리에스터 수지, 수축저감제, 색소 및 경화제를 사용하여 유도블럭 상판을 타설하고 양생한 후 불포화 폴리에스터 수지, 수축저감제, 경화제, 충진제 및 골재를 혼합한 폴리머 콘크리트를 내부에 홈부가 형성되도록 타설하고, 하판 바닥에 불포화 폴리에스터수지와 유리섬유를 혼합한 섬유강화 플라스틱을 분사하여 섬유강화 플라스틱 층을 형성시켜 폴리머 콘크리트를 이용한 유도블럭을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법은 유도블럭의 상판조성물과 하판 조성물의 조성을 달리하고, 유도블럭 상판을 타설하고 양생한 후 하판을 형성하고 하판 바닥에 섬유강화 플라스틱 층을 형성하므로 역시 공정이 복잡한 단점이 있다.
대한민국 특허등록 제10-1888985호 대한민국 특허등록 제10-1888988호 대한민국 특허등록 제10-0933910호 대한민국 특허공개 제10-2000-0015736호 대한민국 특허공개 제10-2002-0085394호 대한민국 특허공개 제10-2001-0002736호
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 콘크리트에 불포화 폴리에스테르 수지를 첨가하여, 첨가된 불포화 폴리에스테르 수지가 경화과정에서 사인블록 외면에 불포화 폴리에스테르 경화층을 형성하고 내부에 골재 접합부를 형성함으로써, 강도와 내구성이 높아 많은 사람이 밟고 지나가더라도 쉽게 손상되지 않으며, 시인성과 색상의 내후성이 우수한 사인블록 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는,
시멘트, 골재 및 물을 10 대 10~30 대 2~6의 중량비로 혼합하여 콘크리트 혼합물을 제조하는 단계; 불포화 폴리에스테르 수지와 안료를 100 대 5~15의 중량비로 혼합하여 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 제조하는 단계; 상기 콘크리트 혼합물과 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 10 대 3~8의 중량비로 혼합하여 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 제조하는 단계; 상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물에 경화제를 첨가하는 단계; 상기 경화제가 첨가된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 사인블록 성형 몰드의 매립부에 주입하고 경화시키는 단계; 상기 주입된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 일부 경화되었을 때 매립부 외측에 다른 색상의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 주입하는 단계; 상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물의 주입이 완료된 사인블록을 20~25℃에서 24시간 이상 양생시키는 단계; 및 양생이 완료된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 사인블록 성형 몰드로부터 탈형하는 단계를 포함하는, 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록의 제조방법을 제공한다.
상기 방법에서, 상기 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물은 자외선 안정제 또는 자외선 차단제를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 방법에서, 상기 골재는 평균입자크기가 0.2㎜ 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 방법에서, 상기 안료로는 무기계 안료를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 방법에서, 상기 경화제로는 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드(Methyl ethyl ketone peroxide)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 방법에서, 상기 경화제는 상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물에 포함된 불포화 폴리에스테르 수지 중량의 4~6중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는, 상기 방법에 의하여 제조되어, 사인블록 외면에는 불포화 폴리에스테르 경화층이 형성되고 사인블록 내부에는 불포화 폴리에스테르에 의한 골재 접합부가 형성된 것을 특징으로 하는, 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록을 제공한다.
본 발명은 단순한 제조공정으로 강도, 내구성, 내후성 및 시인성이 우수한 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록을 제조할 수 있다.
본 발명의 방법에 의하여 제조된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록은 첨가된 수지성분(불포화 폴리에스테르-안료 혼합물)이 양생되는 동안 자중에 의해 몰드의 안쪽(아래쪽)으로 일부 응집하여 경화됨으로써 양생 후 탈형하였을 때 사인블록 외면에 불포화 폴리에스테르 수지 경화층이 형성되어, 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록의 강도가 높아지고 표면에 형성된 수지 경화층이 사인블록의 흡수율을 낮추어 내구성과 내후성을 높이게 된다.
또한 불포화 폴리에스테르 수지는 콘크리트 혼합물이 양생되는 동안 골재들 사이에 경화되어 골재 접합부를 형성함으로써 양생한 후 탈형하였을 때 사인블록 내부를 구성하는 콘크리트 기재 내부 골재들 사이의 결합(접합)을 더욱 견고하게 하여 사인블록의 강도를 더 높이는 효과가 있다.
또한 불포화 폴리에스테르 수지에 안료와 자외선 안정제 또는 자외선 차단제를 부가함으로써 기존 콘크리트 사인블록에 비해 높은 시인성과 색상의 내후성을 구현할 수 있다.
따라서 본 발명의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록은 시인성과 내후성이 좋은 사인블록으로 필요로 하는 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 사인블록 성형 몰드의 일 실시예를 보여주는 사진이다.
도 2는 성형 몰드의 매립부(A)에 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 주입된 사진이다.
도 3은 몰드의 매립부 외측(B)에 다른 색상의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 주입하는 것을 보여주는 사진이다.
도 4는 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물의 주입이 완료된 사진이다.
도 5은 성형 몰드로부터 사인블록을 탈형하는 것을 보여주는 사진이다.
도 6은 본 발명의 제조방법으로 제조된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록의 제조방법은, 시멘트, 골재 및 물을 10 대 10~30 대 2~6의 중량비로 혼합하여 콘크리트 혼합물을 제조하는 단계; 불포화 폴리에스테르 수지와 안료를 100 대 5~15의 중량비로 혼합하여 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 제조하는 단계; 상기 콘크리트 혼합물과 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 10 대 3~8의 중량비로 혼합하여 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 제조하는 단계; 상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물에 경화제를 첨가하는 단계; 상기 경화제가 첨가된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 사인블록 성형 몰드의 매립부에 주입하고 경화시키는 단계; 상기 주입된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 일부 경화되었을 때 매립부 외측에 다른 색상의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 주입하는 단계; 상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물의 주입이 완료된 사인블록을 20~25℃에서 24시간 이상 양생시키는 단계; 및 양생이 완료된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 사인블록 성형 몰드로부터 탈형하는 단계를 포함한다.
상기 방법으로 제조된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록은, 사인블록 외면에는 불포화 폴리에스테르 경화층이 형성되고 사인블록 내부에는 불포화 폴리에스테르에 의한 골재 접합부가 형성된다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 복합형 사인블록의 각 제조단계를 보여주는 바람직한 실시예이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록의 제조방법을 단계별로 상세하게 설명한다.
(1) 콘크리트 혼합물의 제조
시멘트, 골재 및 물을 혼합하여 콘크리트 혼합물을 제조한다.
시멘트로는 통상적으로 사용되는 시멘트를 사용할 수 있으며, 일반 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
골재는 평균입자크기가 0.2㎜ 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 골재는 골재 적하장에서 24시간 이상 정치시켜 골재 내 수분을 충분히 감량한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
시멘트, 골재 및 물은 10 대 10~30 대 2~6의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하며, 10 대 10~20 대 2~4의 중량비로 혼합하는 것이 보다 바람직하며, 10 대 10~15 대 3의 중량비로 혼합하는 것이 특히 바람직하다.
시멘트와 골재를 10 대 10 미만의 중량비로 혼합하는 경우 시멘트가 분리되거나 크랙이 발생할 수 있고, 시멘트와 골재를 10 대 30 초과의 중량비로 혼합하는 경우 강도가 저하되는 현상이 발생할 수 있다.
(2) 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물의 제조
불포화 폴리에스테르 수지와 안료를 혼합하여 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 제조한다.
섬유강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic) 등에 사용되는 불포화 폴리에스테르 수지(Unsaturated Polyester Resin)는 콘크리트 혼합물이 양생되는 동안 사인블록 성형몰드의 안쪽(아래쪽)으로 자중(自重)에 의해 일부 응집하여 경화됨으로써 양생 후 사인블록 성형몰드로부터 탈형하였을 때 사인블록 외면에 불포화 폴리에스테르 수지 경화층이 형성되어 사인블록의 강도를 높일 수 있고 사인블록의 흡수율을 낮추어 내구성과 내후성을 높일 수 있다. 또한, 불포화 폴리에스테르 수지는 콘크리트 혼합물이 양생되는 동안 골재들 사이에 경화되어 골재 접합부를 형성함으로써 양생 후 탈형하였을 때 사인블록 내부를 구성하는 콘크리트 기재 내부에 골재들 사이의 결합(접합)을 더욱 견고하게 하여 사인블록의 강도를 높일 수 있다.
불포화 폴리에스테르 수지로는 몰드 경화용 2액제 타입을 사용하는 것이 바람직하다.
안료는 사인블록의 색상을 구현하기 위해 사용하는 것으로, 원하는 사인블록의 색상에 따라 다양한 색의 안료를 사용할 수 있다.
안료로는 유기계 또는 무기계 안료를 사용할 수 있다. 바람직하게는 안료로 무기계 안료를 사용할 수 있는데, 무기계 안료는 유기계 안료에 비해 보다 선명한 색상의 구현이 가능하고 자외선에 대한 내후성이 우수하다. 사용할 수 있는 무기계 안료의 예로는, 적색 산화철(Red iron oxide), 황색 산화철(Yellow iron oxide), 흑색 산화철(Black iron oxide) 등이 있다.
불포화 폴리에스테르 수지와 안료는 100 대 5~15의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다.
사인블록 표면에 형성되는 불포화 폴리에스테르 수지 경화층이 자외선에 의하여 색상이 변질되거나 감퇴되는 것을 방지하기 위하여 자외선 안정제 또는 자외선 차단제를 첨가할 수 있다. 자외선 차단제로 바람직하게는 2-하이드록시-4-메톡시벤조페논류를 사용할 수 있다. 자외선 안정제 또는 자외선 차단제는 불포화 폴리에스테르 수지 중량의 0.3~0.5중량%를 혼합하는 것이 바람직하고, 0.4중량%를 혼합하는 것이 보다 바람직하다.
자외선 안정제 또는 자외선 차단제를 첨가하면 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 양생 후 탈형하였을 때 사인블록 외측면의 불포화 폴리에스테르 수지 경화층에 보다 선명한 색상을 구현할 수 있고 자외선으로 인한 색상의 변질 및 감퇴를 방지할 수 있다.
(3) 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물의 제조
콘크리트 혼합물과 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 혼합하여 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 제조한다.
콘크리트 혼합물과 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물은 10 대 3~8의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하고, 10 대 3~5의 중량비로 혼합하는 것이 보다 바람직하다.
이러한 콘크리트 혼합물 대 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물의 비율에 의해 양생되는 동안 수지성분(불포화 폴리에스테르-안료 혼합물)이 자중에 의해 몰드의 안쪽(아래쪽)으로 일부 응집하여 경화됨으로써 양생 후 탈형하였을 때 사인블록의 외면에 불포화 폴리에스테르 수지 경화층이 형성되게 된다.
콘크리트 혼합물에 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 10 대 3 미만의 중량비로 혼합할 경우 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록의 외면에 불포화 폴리에스테르 수지 경화층이 완전히 형성되지 못하고, 10 대 8 초과의 중량비로 혼합할 경우 시멘트와 골재로 이루어진 콘크리트 혼합물이 불포화 폴리에스테르 수지로 침강하여 표면에 블리딩(bleeding)현상이 발생하므로 사인블록의 시인성이 낮아지게 된다.
본 발명의 방법에 의하여 제조된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록은 첨가된 불포화 폴리에스테르 수지가 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 양생되는 동안 사인블록 성형몰드의 안쪽(아래쪽)으로 자중에 의해 일부 응집하여 경화되어 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 양생한 후 탈형하였을 때 사인블록 외면에 불포화 폴리에스테르 수지 경화층이 형성되므로 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록의 강도가 높아지고 표면에 형성된 수지 경화층이 사인블록의 흡수율을 낮추어 내구성과 내후성을 높이는 효과가 있다.
상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물에 불포화 폴리에스테르 수지를 경화시키기 위한 경화제를 첨가한다. 경화제로는 유기 과산화물인 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드(Methyl ethyl ketone peroxide)를 사용하는 것이 바람직하다. 경화제는 상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물에 포함된 불포화 폴리에스테르 수지 중량의 4~6중량%를 첨가하는 것이 바람직하고, 불포화 폴리에스테르 수지 중량의 5중량%를 첨가하는 것이 보다 바람직하다.
(4) 성형몰드에 주입
도 1은 사인블록 성형 몰드의 일 실시예를 보여주는 사진으로, 몰드는 매립부(A)와 매립부 외측(B)으로 구성된다. 매립부(A)는 주로 사인블록에서 목적하는 글자나 문양을 형성하는 부분이 되며, 외측(B)은 글자나 문양의 배경이 된다. 사인블록 성형 몰드는 일반적으로 가로 200㎜×세로 200㎜×높이 60㎜ 크기이다.
먼저, 상기 경화제가 투입된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 사인블록 성형몰드의 매립부(A)에 주입한다. 도 2는 성형 몰드의 매립부(A)에 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 주입된 사진이다.
상기 주입된 혼합물이 일부 경화되었을 때 몰드의 매립부 외측(B)에 다른 색상의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 주입한다. 매립부(A)에서 형성한 글자나 문양이 선명하게 드러나도록 매립부 외측(B)에는 다른 색의 수지 혼합물을 주입한다. 도 3은 몰드의 매립부 외측(B)에 다른 색상의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 주입하는 것을 보여주는 사진이다.
상기 '일부 경화'는 매립부에 주입한 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물 내의 수지성분(불포화 폴리에스테르-안료 혼합물)이 자중에 의해 성형 몰드 안쪽으로 일부 응집되어 수지의 경화가 시작되고 콘크리트 불포화 폴리에스테르 수지 혼합물의 유동이 없어지기 시작하는 때를 의미하며, 이때 소요되는 시간은 일반적으로 하절기에는 5분, 동절기에는 15분 정도이다.
(5) 양생
도 4는 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물의 주입이 완료된 사진이다. 수지 혼합물의 주입이 완료된 몰드를 20~25℃로 유지되고 있는 양생실로 옮겨 24시간 이상 양생시킨다. 보다 바람직하게는 24~36시간 동안 양생시킨다. 양생시간은 KS 규정[(양생실온도℃)×(양생시간h)=500]에 따라 결정하며, 양생시간이 길어질수록 제품의 강도가 우수해진다.
(6) 탈형
양생이 완료된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 사인블록 성형 몰드로부터 탈형하여 콘크리트-불포화 폴리에스테르 복합형 사인블록을 제조한다. 도 5은 성형 몰드로부터 사인블록을 탈형하는 것을 보여주는 사진이다.
도 6은 상기와 같은 공정을 거쳐 제조된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록이다. 본 발명의 사인블록은 첨가된 불포화 폴리에스테르 수지가 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 양생되는 동안 자중에 의해 사인블록 성형몰드의 안쪽(아래쪽)으로 일부 응집하여 경화됨으로써 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 양생한 후 탈형하였을 때 사인블록 외측면에 불포화 폴리에스테르 수지 경화층이 형성된다. 이렇게 외측면에 불포화 폴리에스테르 수지 경화층이 형성됨으로써 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록의 강도가 높아지고, 표면에 형성된 수지 경화층이 사인블록의 흡수율을 낮추어 내구성과 내후성이 높아진다. 또한, 첨가된 불포화 폴리에스테르 수지의 일부가 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 양생되는 동안 골재들 사이에 경화되어 골재 접합부를 형성함으로써 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 양생한 후 탈형하였을 때 사인블록 내부를 구성하는 콘크리트 기재 내부에서 골재들 사이의 결합(접합)을 더욱 견고하게 하여 콘크리트-불포화볼리에스테르 수지 복합형 사인블록의 강도가 더 높아지게 된다.
이하 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로서 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록의 제조
콘크리트 혼합물을 제조하기 위한 시멘트는 유니온사 포틀랜드 시멘트를 사용하였고, 골재는 평균 입자 0.2㎜ 이하로 선별되어 골재 적하장에서 24시간 이상 정치시켜 골재 내 수분을 충분히 감량한 것을 사용하였으며, 물은 지하수를 사용하였다. 시멘트, 골재 및 물을 10 대 10 대 3의 중량비로 혼합하여 콘크리트 혼합물을 제조하였다.
불포화 폴리에스테르 수지는 몰드 경화용 2액제 타입을 사용하였고, 안료로는 무기계 안료인 적색 산화철, 황색 산화철, 흑색 산화철을 사용하였다. 불포화 폴리에스테르 수지와 안료를 9 대 1의 중량비로 혼합하여 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 제조하였다. 필요한 색상의 안료를 선택하여 다양한 색상의 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물들을 제조하였다.
상기 콘크리트 혼합물과 상기 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 10 대 4의 중량비로 혼합하여 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 제조하였다.
상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물에 경화제를 투입하였다. 경화제로는 메틸에틸 케톤 퍼옥사이드를 사용하였고, 상기 혼합물에 포함된 불포화 폴리에스테르 수지 중량의 5중량%를 첨가하였다.
상기 경화제가 투입된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 가로 200㎜×세로 200㎜×높이 60㎜인 사인블록 성형 몰드의 매립부에 주입하였다. 주입된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 일부 경화되었을 때 매립부 외측에 다른 색상의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 주입하였다.
경화제가 투입된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 원하는 색상대로 주입된 사인블록을 20~25℃로 유지되고 있는 양생실로 옮겨 24시간 이상 양생시켰다.
양생이 완료된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 사인블록 성형 몰드로부터 탈형하여 콘크리트-불포화 폴리에스테르 복합형 사인블록을 제조하였다.
상기 제조과정의 사진을 도 1 내지 도 6에 나타내었다.
<실시예 2>
콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록의 제조
콘크리트 혼합물을 제조하기 위한 시멘트는 유니온사 포틀랜드 시멘트를 사용하였고, 골재는 평균 입자 0.2㎜ 이하로 선별되어 골재 적하장에서 24시간 이상 정치시켜 골재 내 수분을 충분히 감량한 것을 사용하였으며, 물은 지하수를 사용하였다. 시멘트, 골재 및 물을 10 대 20 대 4의 중량비로 혼합하여 콘크리트 혼합물을 제조하였다.
불포화 폴리에스테르 수지는 몰드 경화용 2액제 타입을 사용하였고, 안료로는 무기계 안료인 적색 산화철, 황색 산화철, 흑색 산화철을 사용하였다. 불포화 폴리에스테르 수지와 안료를 10 대 1의 중량비로 혼합하고, 불포화 폴리에스테르 수지 중량의 0.4중량%의 2-하이드록시-4-메톡시벤조페논을 첨가하여 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 제조하였다. 필요한 색상의 안료를 선택하여 다양한 색상의 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물들을 제조하였다.
상기 콘크리트 혼합물과 상기 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 10 대 5의 중량비로 혼합하여 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 제조하였다.
상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물에 경화제를 투입하였다. 경화제로는 메틸에틸 케톤 퍼옥사이드를 사용하였고, 상기 혼합물에 포함된 불포화 폴리에스테르 수지 중량의 5중량%를 첨가하였다.
상기 경화제가 투입된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 가로 200㎜×세로 200㎜×높이 60㎜인 사인블록 성형 몰드의 매립부에 주입하였다. 성형 몰드는 상기 실시예 1과 동일한 것을 사용하였다. 주입된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 일부 경화되었을 때 매립부 외측에 다른 색상의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 주입하였다.
경화제가 투입된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 원하는 색상대로 주입된 사인블록을 20~25℃로 유지되고 있는 양생실로 옮겨 24시간 이상 양생시켰다.
양생이 완료된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 사인블록 성형 몰드로부터 탈형하여 콘크리트-불포화 폴리에스테르 복합형 사인블록을 제조하였다.
<비교예 1>
콘크리트 사인블록의 제조
시멘트, 골재, 안료 및 성형 몰드는 상기 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 것을 사용하였다.
시멘트, 골재, 물 및 액상형 조강제를 10 대 10 대 3 대 0.3의 중량비로 혼합하였다. 액상형 조강제로는 폴리카르복실산 기반의 마스터그레니움 115(MasterGlenium 115)를 시멘트 중량의 0.1중량%의 양으로 혼합하여 콘크리트 혼합물을 제조하였다. 마스터그레니움 115는 분산 및 습윤작용에 의해 시멘트입자를 분산시켜 시공성(Workability)를 향상시키면서 20% 정도의 단위 수량을 감소시켜 골재와 시멘트 입자의 침강으로 인하여 표면에 블리딩현상이 생기지 않도록 한다.
상기 콘크리트 혼합물에 색상 구현용 무기계 안료를 9 대 1의 중량비로 혼합하여 콘크리트-안료 혼합물을 제조하였다.
상기 콘크리트 혼합물을 가로 200㎜×세로 200㎜×높이 60㎜인 사인블록 성형 몰드의 매립부에 주입하였다. 주입된 콘크리트 혼합물이 일부 경화되었을 때 매립부 외측에 다른 색상의 콘크리트 혼합물을 주입하였다.
콘크리트 혼합물이 원하는 색상대로 주입된 사인블록 성형 몰드를 20~25℃로 유지되고 있는 양생실로 옮겨 24시간 이상 양생시켰다.
양생이 완료된 콘크리트 혼합물을 사인블록 성형 몰드로부터 탈형하여 콘크리트 사인블록을 제조하였다.
< 비교예 2>
콘크리트-폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 수지 복합형 사인블록의 제조
시멘트, 골재, 안료 및 성형 몰드는 상기 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 것을 사용하였고, 폴리비닐알코올 수지는 시판중인 순도 95% 이상의 피막형성용 폴리비닐알코올 수지를 사용하였다.
먼저, 시멘트와 골재와 물을 10 대 10 대 3의 중량비로 혼합하여 콘크리트 혼합물을 제조하였다.
상기 콘크리트 혼합물에 색상 구현용 무기계 안료를 9 대 1의 중량비로 혼합하여 콘크리트-안료 혼합물을 제조하였다.
폴리비닐알코올과 물을 1 대 1의 중량비로 혼합하고 충분히 교반하여 완전히 용해시켜 폴리비닐알코올 수용액을 제조하였다.
상기 콘크리트-안료 혼합물과 상기 폴리비닐알코올 수용액을 2 대 1의 중량비로 혼합하여 콘크리트-폴리비닐알코올 수지 혼합물을 제조하였다.
상기 콘크리트-폴리비닐알코올 수지 혼합물을 사인블록 성형 몰드의 매립부에 주입하였다. 주입된 콘크리트-폴리비닐알코올 수지 혼합물이 일부 경화되었을 때 매립부 외측에 다른 색상의 콘크리트-폴리비닐알코올 수지 혼합물을 주입하였다.
콘크리트-폴리비닐알코올 수지 혼합물이 원하는 색상대로 주입된 사인블록 성형 몰드를 20~25℃로 유지되고 있는 양생실로 옮겨 24시간 이상 양생시켰다.
양생이 완료된 콘크리트 혼합물을 사인블록 성형 몰드로부터 탈형하여 콘크리트-폴리비닐알코올 수지 복합형 사인블록을 제조하였다.
<실험예 1>
휨강도, 흡수율 및 시인성의 비교
상기 실시예 1의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록, 비교예 1의 콘크리트 사인블록 및 비교예 2의 콘크리트-폴리비닐알코올 수지 복합형 사인블록의 휨강도, 흡수율 및 시인성을 비교하였다.
휨강도와 흡수율을 대한민국 산업표준 KS F 4419에 명시된 시험방법에 따라 측정하였다. 시인성은 제조된 각 사인블록을 한 곳에 거치해 두고 일정거리에서 5명이 육안으로 확인하여 평균을 구하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 휨강도[N/㎜2] 흡수율[%] 시인성
실시예 1 30.1 0.1 아주 좋음
비교예 1 13.4 2.0 아주 좋음
비교예 2 14.2 1.7 중간
상기 표 1의 결과에서와 같이, 실시예 1의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록이 비교예 1의 콘크리트 사인블록보다 높은 강도와 우수한 내후성을 가지는 것으로 확인되었다.
이는 실시예 1의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록은 첨가된 불포화 폴리에스테르 수지가 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 양생되는 동안 일부는 사인블록 성형몰드의 안쪽(아래 쪽)으로 자중에 의해 응집하여 경화되고 일부는 사인블록 내부를 구성하는 콘크리트 기재 내부에서 골재들 사이의 결합(접합)을 더 강하게 하여 강도가 높아진 것으로 보인다.
반면, 비교예 2의 콘크리트-폴리비닐알코올 수지 복합형 사인블록의 경우, 대표적인 피막형성제이면서 사용이 비교적 간단한 수용성 고분자인 폴리비닐알코올을 사용하여 사인블록을 제조하였지만 사인블록 내부의 골재 사이의 접합과 사인블록 외부의 수지 경화층의 형성이 불완전하여 강도가 낮은 것으로 보인다. 또한, 콘크리트 양생 중 발생하는 시멘트의 수화열로 인하여 사인블록 외부에 폴리비닐알코올 수지 경화층이 균일하게 형성되지 못하여 사인블록의 시인성이 낮은 것으로 보인다.
그러나, 비교예 2의 콘크리트-폴리비닐알코올 수지 복합형 사인블록의 휨강도와 흡수율은 비교예 1의 기존 콘크리트 사인블록의 휩강도와 흡수율에 비하여 조금 개선된 것으로 나타났으며, 이는 콘크리트-폴리비닐알코올 수지 복합형 사인블록의 외부에 일부이지만 폴리비닐알코올 경화층이 형성되어 있으며, 내부에서도 폴리비닐알코올이 콘크리트 기재 내부에 골재 사이의 접합에 일부 기여하였기 때문으로 볼 수 있다.

Claims (7)

  1. 시멘트, 골재 및 물을 10 대 10~30 대 2~6의 중량비로 혼합하여 콘크리트 혼합물을 제조하는 단계;
    불포화 폴리에스테르 수지와 안료를 100 대 5~15의 중량비로 혼합하여 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 콘크리트 혼합물과 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물을 10 대 3~5의 중량비로 혼합하여 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물에 경화제를 첨가하는 단계;
    상기 경화제가 첨가된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 사인블록 성형 몰드의 매립부에 주입하고 경화시키는 단계;
    상기 주입된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물이 일부 경화되었을 때 매립부 외측에 다른 색상의 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 주입하는 단계;
    상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물의 주입이 완료된 사인블록을 20~25℃에서 24시간 이상 양생시키는 단계; 및
    양생이 완료된 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물을 사인블록 성형 몰드로부터 탈형하는 단계를 포함하며,
    상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물은 양생되는 동안 불포화 폴리에스테르 수지성분이 자중에 의해 몰드의 안쪽으로 일부 응집하여 경화됨으로써 양생 후 탈형하였을 때 사인블록의 외면에 불포화 폴리에스테르 수지 경화층이 형성되며, 남은 불포화 폴리에스테르 수지 성분은 콘크리트 혼합물이 양생되는 동안 골재들 사이에서 경화되어 골재 접합부를 형성하는 것을 특징으로 하는, 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불포화 폴리에스테르-안료 혼합물은 자외선 안정제 또는 자외선 차단제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 골재는 평균입자크기가 0.2㎜ 이하인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안료로는 무기계 안료를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경화제로는 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드(Methyl ethyl ketone peroxide)를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는 상기 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 혼합물에 포함된 불포화 폴리에스테르 수지 중량의 4~6중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조되어, 사인블록 외면에는 불포화 폴리에스테르 경화층이 형성되고 사인블록 내부에는 불포화 폴리에스테르에 의한 골재 접합부가 형성된 것을 특징으로 하는, 콘크리트-불포화 폴리에스테르 수지 복합형 사인블록.
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